机载高分辨率冰川厚度探测雷达技术研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 赵博 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2009-06-01 |
| 授予单位 | 中国科学院电子学研究所 |
| 授予地点 | 电子学研究所 |
| 导师 | 方广有 |
| 关键词 | 冰川厚度 机载高分辨率探冰雷达 正下视 合成孔径雷达 运动补偿 地基月球成像雷达 |
| 其他题名 | Researches on Airborne High-resolution Glacier Penetrating Radar Technology |
| 中文摘要 | 由于冰川具有对无线电波衰减小、冰体成层性和均质性好等特点，使用电磁波方法或雷达技术进行冰川厚度探测成为冰川学研究领域中普遍使用的技术手段，并逐渐形成了无线电冰川学（Radioglaciology）这一新兴学科。其中，机载冰川厚度探测雷达覆盖面广、观测效率高，在极地冰盖测量中有广阔的应用前景，已逐渐成为该领域的研究热点之一。本文分析了机载冰川雷达的功率和系统参数要求，设计并研制了一套原理样机，深入研究了适用于机载高分辨率冰川厚度探测雷达的成像算法和运动补偿技术。论文的主要工作和创新性贡献有： （1）依据电磁波在冰川中的传播模型，对雷达系统参数进行了分析和计算。 （2）详细分析了发射机和接收机设计方案，研制了基于PCI总线的双通道高速数据采集系统，使用开发工具DriverStudio编写了驱动程序，完成了以FPGA为核心的雷达系统控制单元的研制。 （3）在深入研究机载冰川雷达典型成像算法－匹配滤波算法的基础上，提出了冰川层厚的一种快速成像算法。 （4）在雷达正下视工作模式下，推导并给出了机载雷达回波信号的二维频谱分布，即在深度向和方位向的频谱，在此基础上分别提出了基于STOLT插值和基于尺度逆傅立叶变换（ISFT）方法的距离徙动算法；提出了一种修正的非线性CS改进算法，该算法具有运算速度快、成像精度高等优点，并能自动补偿电磁波在不同媒质交界面产生的折射效应和传播速度的变化。 （5）对机载冰川雷达运动误差的产生原因进行了详细分析，并定量计算了各种误差对多普勒相位的影响。 当雷达系统能够提供运动误差信息时，在建立了机载雷达高度向运动误差数学模型的基础上，对该误差的空变性进行了详细地分析，并提出了窄波束运动补偿和宽波束运动补偿两种补偿方式的选择准则。分析了窄波束运动补偿方法和处理流程；对机载冰川雷达宽波束运动补偿技术进行了深入地研究，并提出了三种运动误差补偿算法：扩展的频域逐块运动补偿算法、扩展的子孔径运动补偿算法和扩展的频域分割运动补偿算法。对于沿航迹向的运动误差，提出了一种基于NUFFT的补偿算法。 针对雷达系统无法提供运动误差或需对图像进行聚焦优化的情况，分析并验证了两种自聚焦算法：相位梯度自聚焦算法和最小熵算法。 因作者所在实验室研究项目的需要，论文最后一部分还对地基月球成像雷达系统进行了研究与方案设计。相对于向月球发射探测器，地基月球成像雷达具有受限制条件少、成本低、灵活性强、更容易实现和可反复使用等优点，在月球探测中占有重要地位。本文详细分析了地月系统相对运动关系，量化了雷达与月球间沿视线方向的速度分量和垂直于视线方向的旋转分量，深入研究了三种典型的成像算法：延迟多普勒算法、延迟多普勒聚焦算法和极坐标格式算法，并通过仿真对算法的性能进行了比较，提出了符合我国国情的P波段和X波段地基月球成像雷达实施方案。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2011-07-19 |
| 页码 | 173 |
| 源URL | [http://ir.ie.ac.cn/handle/80137/8763]  |
| 专题 | 电子学研究所_电子所博硕士学位论文_电子所博硕士学位论文_学位论文 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 赵博. 机载高分辨率冰川厚度探测雷达技术研究[D]. 电子学研究所. 中国科学院电子学研究所. 2009. |
入库方式： OAI收割
来源：电子学研究所
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